專題2.9 電化學基礎(chǔ)考綱解讀1、理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。了解常見化學電源的種類及其工作原理。2、了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。考點探究電化學原理的分析和應(yīng)用是高考的熱點。和2016年大綱相比，主要變化有：“理解原電池和電解池的構(gòu)成”，要求由“了解”提高為“理解”；“理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施”降低為“了解”。因此預測2019年關(guān)于新型電源的工作原理分析、電極反應(yīng)式的書寫仍會在高考中出現(xiàn)，必須高度關(guān)注。同樣電解原理及其應(yīng)用也是高考的高頻考點，因其與氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)，電解質(zhì)溶液、元素化合物性質(zhì)等知識聯(lián)系密切而成為高考的重點和熱點。由于電解原理在工業(yè)上的應(yīng)用更加廣泛，預測2019年高考，仍會聯(lián)系化學工藝過程對電解原理的應(yīng)用進行考查，以原電池和電解池的工作原理為基點，考察新情境下化學電源的工作原理和電解原理的應(yīng)用，應(yīng)給予高度關(guān)注。知識梳理一、原電池1、裝置特點：化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2、原電池的電極：（1）原電池的負極活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外電路提供電子。（2）原電池的正極不活潑金屬(或惰性電極如石墨)發(fā)生還原反應(yīng)接受外電路提供的電子。注意：原電池中陰離子移向負極、陽離子移向正極，這是因為負極失電子，生成大量陽離子聚集在負極附近，致使該極附近有大量正電荷，所以溶液中的陰離子要移向負極；正極得電子，該極附近的陽離子因得電子生成電中性物質(zhì)而使該極附近帶負電荷，所以溶液中陽離子要移向正極。 電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。當電解質(zhì)溶液呈酸性時：負極：2H24e- 4H+，正極：24e- 4H+ 2H2O；當電解質(zhì)溶液呈堿性時：負極：2H24OH-4e-4H2O，正極：O22H2O4 e-4OH-；另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷（燃料）和氧氣（氧化劑）。電極反應(yīng)式為：負極：CH410OH8e-CO32-7H2O，正極：4H2O2O28e- 8OH，電池總反應(yīng)式為：CH42O22KOHK2CO33H2O。4、常見化學電源電池負極反應(yīng)正極反應(yīng)總反應(yīng)式堿性鋅錳電池Zn2OH2en(OH)22MnO22H2O2e2MnOOH2OHZn2MnO22H2O2MnOOHZn(OH)2鉛蓄電池Pb(s)2e+SO42(aq)PbSO4(s)PbO2(s)+2e+4H(aq)+ SO42aq)PbSO4(s)+H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)氫氧燃料電池酸性2H24e4HO24e4H2H2O2H2O22H2O堿性2H24e4OH4H2OO24e2H2O4OH固體2H24e4HO24e2O25、廢棄電池的處理：回收利用三、電解原理1、電解：讓電流通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。2、能量轉(zhuǎn)化形式電能轉(zhuǎn)化為化 （2）電解質(zhì)溶液導電時，一定有化學反應(yīng)發(fā)生，因為在電解池的兩極有電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)，所以一定有化學反應(yīng)發(fā)生。（3）電解法是最強有力的氧化還原反應(yīng)手段。四、電解原理的應(yīng)用1、氯堿工業(yè)：（1）概念：用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、H2和Cl2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè)，稱為氯堿工業(yè)。（2）原理：陽極：2Cl2eCl2（氧化反應(yīng)）陰極：2H2e=H2（還原反應(yīng)）總反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2、銅的電解精煉：如粗銅(含Zn、Fe、Ag等)的提純。（1）原理：電解質(zhì)溶液：含Cu2的鹽溶液(如CuSO4溶液) 。陽極(粗銅)：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Ni2eNi2、Cu2eCu2。陰極(純銅)：Cu22eCu。3、電鍍：陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件；電鍍液：一般用含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；電鍍液濃度：保持不變，例如如鐵件鍍鋅：電鍍液：含Zn2的鹽溶液(如ZnCl2溶液)陽極(Zn)：Zn2eZn2；陰極(鐵件)：Zn22eZn。4、電冶金：利用電解熔融鹽或氧化物的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。（1）冶煉鈉：2NaCl(熔融) 2NaCl2（2）冶煉鋁：2Al2O3(熔融) 4Al3O2（3）冶煉鎂：MgCl2(熔融) MgCl2小結(jié)：1、“三池”的判斷技巧：原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律：若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池，其他情況為電解池。2、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時，若使電解后的溶液恢復原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。3、三個相等：同一原電池的正、負極的電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。同一電解池的陰極、陽極電極反應(yīng)中得、失電子數(shù)相等。串聯(lián)電路中的各個電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等。上述三種情況下，在寫電極反應(yīng)式時，得、失電子數(shù)要相等，在計算電解產(chǎn)物的量時，應(yīng)按得、失電子數(shù)相等計算。4、四個對應(yīng)：正極和負極對應(yīng)。陽極和陰極對應(yīng)。失電子和得電子對應(yīng)。氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)對應(yīng)。五、金屬的腐蝕和防護1、金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子，金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。2、金屬腐蝕的類型：（1）化學腐蝕與電化學腐蝕：化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍（2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕：以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性電極反應(yīng)負極Fe2eFe2正極2H2eH2O22H2O4e4OH總反應(yīng)式Fe2HFe2H22FeO22H2O2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍（3）鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3，2Fe(OH)3Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O。3、金屬的防護：（1）電化學防護：犧牲陽極保護法原電池原理：a、負極：比被保護金屬活潑的金屬；b、正極：被保護的金屬設(shè)備。例如在被保護的鋼鐵設(shè)備(如海水中的閘門、地下的天然氣管道等)上連接或直接安裝若干鋅塊，使鋅、鐵形成原電池，鋅作陽極，從而保護了鋼鐵免受腐蝕。外加電流的陰極保護法電解原理：外加電流的陰極保護法是使被保護的鋼鐵設(shè)備作為陰極(接電源負極)，用惰性電極作為陽極(接電源正極)，在兩者之間連接直流電源。通電后，電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備，從而使鋼鐵表面產(chǎn)生電子積累，抑制鋼鐵設(shè)備失去電子，起到保護的作用。 考點4 電解的類型、規(guī)律及有關(guān)計算【例4】用石墨作電極電解1 000 mL 0.1 molL1 CuSO4溶液，通電一段時間后關(guān)閉電源，測得溶液的質(zhì)量減少了9.8 g。下列有關(guān)敘述正確的是(NA代表阿伏加德羅常數(shù))A電解過程中流經(jīng)外電路的電子個數(shù)為0.2NA B在標準狀況下，兩極共產(chǎn)生4.48 L氣體C電解后溶液的pH為1(溶液體積不變) D加入11.1 g Cu2(OH)2 CO3可將溶液徹底復原【答案】B【解析】【詳解】B.陽極放電的電極反應(yīng)為: 4OH-4e=O2+2H2O,當轉(zhuǎn)移0.4mol電子時,產(chǎn)生的氧氣物質(zhì)的量為0.1mol,即2.24L,陰極上產(chǎn)生氫氣, 2H+2e-=H2,當轉(zhuǎn)移0.2mol電子時,產(chǎn)生的氫氣物質(zhì)的量為0.1mol,即2.24L,所以在標準狀況下,兩極共產(chǎn)生4.48L氣體,故B正確；C.針對電解硫酸銅溶液的過程，電解過程中溶液中的氫離子減少了0.2mol，而氫氧根總共減少了0.4mol，所以最后溶液中c(H+)=0.2mol1L=0.2mol/L,其pH<1,故C錯誤；D.針對電解硫酸銅溶液，溶液中相當于減少了氧化銅和水,需加入的氧化銅的物質(zhì)的量為0.1mol ,質(zhì)量8g，還需加入1.8g的水才能復原，故D錯誤；綜上所述，本題選B。 【詳解】基礎(chǔ)特訓1家用暖氣片大多用低碳鋼材料制成，一旦生銹不僅影響美觀，也會造成安全隱患。下列防止生銹的方法中，存在安全隱患的是A在暖氣片表面鍍錫 B在暖氣片表面涂漆C在暖氣片表面涂鋁粉 D非供暖期在暖氣內(nèi)充滿弱堿性的無氧水【答案】A【解析】【詳解】A、根據(jù)金屬活動順序表，鐵比錫活潑，破損后構(gòu)成原電池，鐵作負極，加速鐵的腐蝕，存在安全隱患，故A符合題意；B、表面涂漆，避免鐵與空氣接觸，可以防止鐵生銹，不存在安全隱患，故B不符合題意；C、鋁比鐵活潑，保護鐵不生銹，對鐵起保護作用，不存在安全隱患，故C不符合題意；D、充滿弱堿性的無氧水，避免構(gòu)成原電池，保護鐵不生銹，不存在安全隱患，故D不符合題意。2鋅錳堿性干電池是依據(jù)原電池原理制成的化學電源。電池中負極與電解質(zhì)溶液接觸直接反應(yīng)會降低電池的能量轉(zhuǎn)化效率，稱為自放電現(xiàn)象。下列關(guān)于原電池和干電池的說法不正確的是A兩者正極材料不同BMnO2的放電產(chǎn)物可能是KMnO4C兩者負極反應(yīng)式均為Zn失電子D原電池中Zn與稀H2SO4存在自放電現(xiàn)象【答案】B【解析】【詳解】3某?；顒有〗M為探究金屬腐蝕的相關(guān)原理，設(shè)計了如下圖a所示裝置，圖a的鐵棒末段分別連上一塊Zn片和Cu片，并靜置于含有K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝膠上。一段時間后發(fā)現(xiàn)凝膠的某些區(qū)域(如下圖b所示)發(fā)生了變化。已知：3Fe2+2Fe(CN)63Fe3Fe(CN)62(藍色)。則下列說法錯誤的是A甲區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)式：Fe-2e-Fe2+ B乙區(qū)產(chǎn)生Zn2+C丙區(qū)呈現(xiàn)紅色 D丁區(qū)呈現(xiàn)藍色【答案】A【解析】【詳解】4以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，工作原理如圖。下列說法正確的是( )Aa電極為太陽能電池的正極B太陽能電池的原理與原電池的原理相同C產(chǎn)生丙烯的電極反應(yīng)式為：3CO2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2D裝置中每轉(zhuǎn)移2mole，理論上有2molH+通過質(zhì)子交換膜從左向右擴散【答案】C【解析】【詳解】A.根據(jù)圖可知，CO2中碳元素化合價降低得電子產(chǎn)生乙烯、丙烯等所在電極是陰極，則連接陰極的電源電極為負極，故A錯誤；B.太陽能電池應(yīng)用的是光電效應(yīng)，與原電池的原理不相同，故B錯誤；C.陰極上二氧化碳得到電子與氫離子反應(yīng)生成丙烯和水，電極反應(yīng)為3CO2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2，故C正確；D.電解池中陽離子向陰極定向移動，H+是陽離子應(yīng)該通過質(zhì)子交換膜從右向左擴散，故D錯誤；故選C。【點睛】原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，原電池中，陽離子向正極定向移動，陰離子向負極定向移動，負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)。 電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，在電解池中，陽離子向陰極定向移動，陰離子向陽極定向移動，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。 5港珠澳大橋設(shè)計壽命120年，對橋體鋼構(gòu)件采用了多種防腐方法。下列分析錯誤的是A防腐原理主要是避免發(fā)生反應(yīng)：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2B鋼構(gòu)件表面噴涂環(huán)氧樹脂涂層，是為了隔絕空氣、水等防止形成原電池C采用外加電流的陰極保護時需外接鎂、鋅等作輔助陽極D鋼構(gòu)件可采用不銹鋼材料以減緩電化學腐蝕【答案】C【解析】【詳解】6食品保鮮所用的“雙吸劑”，是由還原鐵粉、生石灰、氯化鈉、炭粉等按照一定比例組成的混合物，可同時吸收氧氣和水，起到抗氧化和干燥的作用。下列說法不正確的是A“雙吸劑”中的生石灰有吸水作用B“雙吸劑”吸收氧氣時，發(fā)生了原電池反應(yīng)C氯化鈉的作用是作為電解質(zhì)，傳導離子構(gòu)成回路D炭粉上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O24H+4e= 2H2O【答案】D【解析】【詳解】7下列過程中需要通電才可以進行的是( )電離 電解 電鍍 電化學腐蝕A B C全部 D【答案】D【解析】【詳解】電離是電解質(zhì)在水溶液中離解出自由移動離子的過程，不需要通電，錯誤；電解池是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，必須加外加電源，正確； （3）Fe2O3作陽極制得的高鐵酸鉀，電極反應(yīng)為：Fe2O3+10OH-6e-=2FeO42-+5H2O；根據(jù)電子得失知氫氧化鐵與氧氣物質(zhì)的量之比為4：3，書寫離子方程式?！驹斀狻浚?）因為總反應(yīng)為3H2O+3O2O3+3H2O2，又陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3H2O-6e-=O3+6H+，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+2e-+2H+=H2O2（或3O2+6e-+6H+=3H2O2），故答案為：3H2O-6e-=O3+6H+，O2+2e-+2H+=H2O2（或3O2+6e-+6H+=3H2O2）。